Огляд основних різновидів кукурудзи

Кукурудза (Zea mays) є надзвичайно варіативною культурою з кількома основними типами зерна, що розрізняються будовою ендосперму і призначенням. Традиційно виділяють шість-сім підвидів кукурудзи за типом зерна: кремениста, зубовидна, борошниста, лопаюча (попкорн), солодка, воскова, а також плівчаста (pod corn). Окрім цих класичних різновидів, існують декоративні форми кукурудзи та новітні гібриди, отримані селекцією, що поєднують у собі різні властивості. Нижче подано детальний огляд кожного типу, їх призначення, морфологічні особливості, приклади сортів і важливі характеристики.

Зубовидна кукурудза (Dent corn)

Опис і морфологія: Зерна зубовидної кукурудзи великі, подовжені, при дозріванні утворюють характерну увігнуту «вм’ятину» на верхівці – звідси й назва типу. Ендосперм має змішану структуру: тверда (склоподібна) частина оболоняє зернівку з боків, тоді як центр заповнений м’яким борошнистим крохмалем. Така структура зумовлює найбільшу врожайність серед усіх типів кукурудзи – зубовидна кукурудза найпродуктивніша і найпоширеніша у світовому зерновому виробництві. Забарвлення зерен зазвичай жовте або біле, причому жовтозерні гібриди переважають для технічних цілей, а білозерні цінуються у харчовій промисловості (дають світліше борошно).

Призначення: Зубовидну (польову) кукурудзу вирощують головно на зерно для подальшої переробки. Близько 85–99% промислового врожаю кукурудзи в світі припадає саме на зубовидні гібриди. Її основне призначення – кормове і технічне. Понад 85% врожаю в США йде на корм худобі або експорт як фуражне зерно. З зерна зубовидної кукурудзи також виготовляють крупи і борошно (наприклад, кукурудзяне борошно для тортілья чи чипсів), крохмаль, глюкозно-фруктозні сиропи, спирт (біоетанол) та інші продукти переробки. Високий вміст крохмалю (~70–75%) і значна біомаса стебел робить зубовидні сорти придатними для силосу (корму у вигляді квашених подрібнених рослин) та виробництва біопалива.

Приклади сортів: Історично відомим є американський сорт Reid’s Yellow Dent (Жовта зубовидна Рейда), який став основою багатьох гібридів у ХХ столітті. В Україні популярні різні гібриди з зубовидним зерном (наприклад, з ФАО 300–350), що характеризуються високою врожайністю зерна і силосної маси. Також існують білозерні зубовидні сорти (White Dent), які цінуються для харчових продуктів. Більшість сучасних високоврожайних гібридів кукурудзи належать до зубовидного або напівзубовидного типу зерна.

Властивості: Зубовидні гібриди мають розвинену листостеблову масу і великі качани. Вони, як правило, пізньостигліші за кременисті, проте забезпечують більший збір зерна з гектару. Вміст крохмалю в зерні – близько 70%, білка – ~10%, жиру – 4–5%. Зубовидна кукурудза менш холодостійка, проте добре реагує на інтенсивні технології вирощування і є базою для селекції на підвищення врожайності.

Кремениста кукурудза (Flint corn)

Опис і морфологія: Кремениста кукурудза має округлі, гладенькі зерна з дуже твердою, “склоподібною” оболонкою. Тверда частина ендосперму (рогоподібна) у кременистих зернах охоплює всю зернівку з усіх боків, а м’який крохмаль розташований лише у центральній частині[13]. Завдяки цьому кременисті зерна надзвичайно тверді – назва “кремениста” походить від твердині, подібної до кременю. Зерно блискуче, часто різнокольорове – кременисті різновиди мають найбільше різноманіття забарвлення серед усіх типів кукурудзи. Зустрічаються сорти з білим, жовтим, червоним, синім, фіолетовим та багатоколірним зерном. Наприклад, різнокольоровий декоративний різновид Glass Gem став інтернет-сенсацією у 2012 році завдяки яскравим перламутровим зернам.

Призначення: Кремениста кукурудза використовується як у продовольчих, так і в кормових цілях. Через високу твердість зерна її часто переробляють на крупу (наприклад, для поленти або мамалиги), кукурудзяні пластівці та палички. Також кременисті сорти придатні для годівлі тварин (їх можна згодовувати у подрібненому вигляді). Колись кременисті (“індіанські”) різновиди були основною їжею корінних народів Америки і перші були завезені європейцям ще у XVI столітті. Нині деякі багатоколірні кременисті качани вирощують спеціально як декоративні – їх висушують і використовують в оздобленні (особливо популярні вони в Північній Америці для осіннього декору).

Приклади сортів: Класичні північноамериканські “північні flint” (8-рядні кременисті) історично використовувались для раннього врожаю і витривалості в холодному кліматі. До кременистого підвиду належать і деякі декоративні сорти: окрім згаданого Glass Gem, популярні суміші типу Indian corn з зернами різних кольорів (червоні, фіолетові, жовті тощо). В Європі відомі кременисті сорти для круп – наприклад, італійські червоні кременисті кукурудзи для поленти.

Властивості: Кремениста кукурудза, як правило, скоростигліша і холодостійкіша за зубовидну. Рослини добре облистнені, можуть гілкуватись (давати пасинки), часто формують кілька дрібніших качанів[17]. Вміст крохмалю в зернах ~65–75%, білка до 18% – трохи вище, ніж у зубовидної. Через низький вміст м’якого крохмалю кременисті зерна при обмолоті менше травмуються і краще зберігаються (стійкіші до пліснявіння). Однак через твердість вони гірше розварюються, тому менш придатні на борошно.

Борошниста кукурудза (Flour corn)

Опис і морфологія: Борошниста або крохмалиста кукурудза має дуже м’яке зерно, майже повністю складене з борошнистого ендосперму. Зернівки великі, зверху дещо округлі і сплюснуті з боків, з матовою поверхнею. Тверда (рогоподібна) частина ендосперму у таких зернах майже відсутня. Завдяки цьому зерно легко розмелюється на дрібне борошно – звідси назва підвиду. Колір зерен борошнистої кукурудзи може бути різним: поширені білі та кремові сорти, а також кольорові (сині, фіолетові) різновиди. Наприклад, синя кукурудза (Blue corn) – традиційний різновид з синіми зернами, що культивувався пуебло та іншими племенами на Південному Заході США.

Призначення: Борошнисті (амілові) різновиди кукурудзи здавна використовувалися в харчуванні людей, особливо у корінних народів Америки. З м’яких зерен легко молоти борошно для випічки коржів, хліба, приготування каш. Історично борошниста кукурудза була основою для виробництва кукурудзяного борошна та круп у доколумбових цивілізаціях і залишається важливою для страв латиноамериканської кухні (тортільї, атоле тощо). Сьогодні борошнисті сорти застосовуються також у промисловості: їхнє зерно з високим вмістом крохмалю (>80%) використовують для отримання крохмалепатокової продукції (крохмаль, патока, глюкоза) та спирту. Через м’яке зерно і низьку урожайність борошнисту кукурудзу вирощують обмежено, переважно для спеціалізованих потреб.

Приклади сортів: До борошнистого підвиду належать багато традиційних сортів корінних народів. Наприклад, вже згадана синя кукурудза (Hopi Blue) – стародавній сорт пуебло, з якого роблять синє борошно для коржів і каш. Інший приклад – різновиди південноамериканської кукурудзи, зокрема перуанські сорти, що використовуються для напою чича моррада (фіолетова кукурудза). Сучасні агрофірми майже не пропонують борошнистих гібридів через їх низьку врожайність (вони поступаються гібридам зубовидної в 2-3 рази), але ентузіасти та селекціонери зберігають ці сорти як культурну спадщину.

Властивості: Борошниста кукурудза дуже багата на крохмаль (до 80-85%) і має відносно менше білка (~10-12%) та жирів (~5%). Через високу гігроскопічність (зерно вбирає вологу) її важко зберігати – зерно швидко відволожується і може пліснявіти. Тому його слід добре просушувати після збору. В кулінарії борошно з такої кукурудзи відзначається тонкою текстурою і дещо солодкуватим, горіховим присмаком. Врожайність борошнистих сортів значно нижча за сучасні гібриди, часто рослини мають тонкі стебла, які полягають, та дрібні качани.

Солодка кукурудза (цукрова кукурудза, Sweet corn)

Опис і морфологія: Солодка кукурудза – це різновид, зерно якого у молочній стиглості накопичує велику кількість цукрів замість крохмалю. Генетично це обумовлено рецесивними мутаціями (наприклад, ген su1), які уповільнюють перетворення цукрів на крохмаль в ендоспермі. В результаті зерна на качанах солодкої кукурудзи на момент збору мають високий вміст сахарози (8-18%) і низький вміст крохмалю. Коли зернівки дозрівають і висихають, їхня шкірка зморщується і морщиниста структура ендосперму стає напівпрозорою – це характерна ознака сухого насіння цукрової кукурудзи. Зерна солодкої кукурудзи за розміром середні, за формою можуть бути схожі на зубовидні, але зморщені при висиханні. Забарвлення – зазвичай жовте або біле, також трапляються двоколірні сорти (жовто-білі) та рідкісні пурпурові у декоративних форм.

Призначення: Цукрова кукурудза – овочева культура, яка вирощується для споживання людьми в стадії молочної стиглості. Її качани вживають вареними або печеними (кукурудза на качанах), консервують у банках або заморожують зерна для подальшого використання в кулінарії. Солодка кукурудза не придатна для перемолу на крупу чи годівлі худоби в сухому вигляді, оскільки зріле зерно дрібне, зморщене і містить мало крохмалю. Натомість вона дуже популярна як овоч: відварені качани, консервовані зерна, кукурудза-гриль тощо. Також з неї виготовляють десерти і напої (наприклад, азійський кукурудзяний напій).

Приклади сортів: Перші відомі сорти солодкої кукурудзи з’явилися у XVIII–XIX ст. – американські індіанці вирощували мутантні “цукрові” форми, такі як сорт ‘Papoon’ (описаний 1779 р.), а в 1902 р. був виведений знаменитий сорт ‘Golden Bantam’, що популяризував вживання солодкої кукурудзи. Сучасна селекція створила безліч гібридів солодкої кукурудзи. Вони поділяються на підтипи за генами солодкості: нормальні (su1) – з вмістом цукрів ~10% у молочній стадії, цукрові покращені (se) – солодші і більш ніжні, та суперсолодкі (sh2) – з удвічі-втричі вищим вмістом цукру і здатністю довше зберігати солодкість після збору. Наприклад, гібриди суперсолодкого типу (sh2) залишаються солодкими навіть через кілька днів після збору, що зручно для транспортування. Популярні сорти: ‘Bonus F1’, ‘Spirit’, ‘Кондитерська’ (в Україні) та інші – різняться за строками достигання і забарвленням зерна.

Властивості: Рослини солодкої кукурудзи зазвичай невисокі, сильно кущаться і можуть формувати 2–4 качани на стеблі. Культура вимоглива до вологи (потребує зрошення), оскільки для соковитості качанів потрібне постійне надходження води. Зерна в молочній стиглості містять ~10–15% цукрів (сахарози), багато водорозчинних полісахаридів (декстринів) та розчинних білків, майже не містять крохмалю. Це обумовлює їх солодкий смак і ніжну консистенцію. Смакові якості – ключова властивість солодкої кукурудзи: сучасні гібриди значно солодші за старі сорти, деякі мають фруктовий післясмак. Водночас вони вимагають ізоляції при вирощуванні (особливо суперсолодкі), щоб не перезапилитися з кормовою кукурудзою і не втратити солодкість.

Кукурудза для попкорну (лопаюча, розлусна кукурудза)

Різнокольорові качани кукурудзи для попкорну.
Опис і морфологія: Лопаюча кукурудза (Zea mays everta) – це різновид кременистої кукурудзи, зерна якої дрібні, дуже тверді та вибухають при нагріванні. Форма зерен буває двох типів – “перлова” (округла) або “рисова” (загострена). Відповідно, качани можуть бути різної форми: від конічних дрібних (“рисових”) до більш циліндричних (“перлових”), зазвичай несуть 14–28 рядів зерен. У попкорнових зернах переважає склоподібний ендосперм, борошниста частина зосереджена лише біля зародка. Завдяки цьому при нагріванні волога всередині зернини перетворюється на пару і розриває твердий оболонковий шар, зернина вибухає, розвертаючись білим пухким пластівцем. Зерно попкорну – найменше за розміром серед кукурудз, качани дрібні, але рослини часто формують багато качанчиків і кущаться. Забарвлення зерна може бути різним – є білі, жовті, червоні, фіолетові та строкаті різновиди; утім, колір зерна не впливає на колір або смак попкорну (усі зерна вибухають у білий або кремовий пластівець).

Призначення: Головна сфера використання – харчова: з лопаючої кукурудзи роблять попкорн, один з найпопулярніших перекусів у світі. США є лідером у споживанні попкорну – пересічний американець з’їдає понад 40 літрів попкорну на рік. Окрім безпосередньо попкорну, лопаючі сорти використовуються для виробництва кукурудзяних пластівців, повітряних хлібців та інших хрустких продуктів. Також дрібні яскраві качани попкорнових різновидів часто продаються як декоративні або сувенірні (наприклад, Strawberry popcorn – сорт із червоними качанцями, що нагадують полунички). В аграрному виробництві попкорн займає невелику нішу, його вирощують зазвичай за контрактами для переробників або для місцевого ринку.

Приклади сортів: Відомі старі попкорнові сорти – Japanese Hulless (білий дрібнозернистий), Strawberry (з червоними зернами), Tom Thumb (мініатюрний качан). Серед сучасних гібридів розлусної кукурудзи популярні маркети в США, що продають її під власними брендами (наприклад, для мікрохвильового приготування). В Україні лопаючі сорти зустрічаються рідко; один із зареєстрованих – “Пінг-понг”, пристосований для умов Східної Європи. Багато декоративних сортів попкорну імпортуються для хобі-фермерів і садівників.

Властивості: Зерно кукурудзи-попкорну характеризується найвищим вмістом білка серед усіх типів – до 14–16%, тоді як крохмалю менше (близько 60–65%). Це сприяє кращому “вибуханню” зерна. Оптимальна вологість зерна для попкорну – ~13,5–14%; надто сухе зерно гірше вибухає. При вибуханні сформовані пластівці бувають двох форм: “метелик” – пухкі з розгалуженими крильцями (такі більш ніжні, їх люблять в кінотеатрах), та “гриб” – кулясті й міцні (менш ламкі, підходять для глазурування карамеллю). Урожайність попкорнових гібридів нижча, ніж у зубовидних, зате вони доволі стійкі до хвороб. Зберігати врожай слід обережно, щоб не пошкодити зернівки і не знизити їх здатність до вибухання.

Воскова кукурудза (Waxy corn)

Опис і морфологія: Восковидна (воскова) кукурудза – це особливий різновид, зерно якого зовні схоже на зубовидне (великі гладкі зернівки), але має незвичайний крохмальний склад. У восковій кукурудзі мутантний ген Wx зумовлює утворення крохмалю, що майже повністю складається з амілопектину (≈100%). Амілопектиновий крохмаль не кристалізується, надаючи зерну “клейкої”, воскової консистенції – звідси назва. На розрізі ендосперм виглядає непрозорим, ніби навоскованим, і на дотик крохмаль клейкий. При цьому твердість зовнішнього шару зерна не поступається кременистому попкорну. Восковидна кукурудза була вперше виявлена в Китаї (1908 р.) і довгий час існувала лише як локальна азійська культура. У 1930-х роках американські селекціонери зацікавились нею і створили гібриди на основі цього гена. Зерна воскової кукурудзи зазвичай жовті або білі, за формою і розміром – як у дрібної зубовидної.

Призначення: Основна цінність воскової кукурудзи – особливий крохмаль. Крохмаль з 100% амілопектину має високу клейкість і прозорість, подібний до тапіокового, тому його широко застосовують як натуральний згущувач у харчовій промисловості (соуси, пудинги) та для технічних потреб (клеї, текстильні аппрети). У тваринництві восковидну кукурудзу цінують як корм: дослідження показали, що худоба на відгодівлі дає більші прирости маси на раціоні з восковим зерном, порівняно зі звичайним. В США крохмаль воскової кукурудзи навіть продається як харчова добавка для спортсменів (джерело швидких вуглеводів). Комерційне вирощування воскової кукурудзи зазвичай ведеться за контрактом – агропідприємства купують у фермерів весь врожай для переробки. На світовому ринку частка воскової кукурудзи невелика; найбільше її вирощують і споживають у Китаї.

Приклади сортів: Восковидна кукурудза не має широкого сортового різноманіття. Більшість її сортів генетично близькі між собою, оскільки походять від єдиного мутаційного джерела. В Китаї культивують кілька локальних сортів “клейкої” кукурудзи, яку там вживають також в їжу (варять качани як десерт). В США компанія Pioneer створила гібриди воскової кукурудзи (серія WX), які вирощуються на зерно для крохмалю. Для прикладу, Pioneer 1Wx – один із перших комерційних восковидних гібридів. В Україні воскову кукурудзу спеціально не вирощують (можна зустріти в аматорів).

Властивості: Зерно воскової кукурудзи має підвищений вміст декстринів (проміжних продуктів гідролізу крохмалю), дуже добре перетравлюється тваринами. Урожайність цих гібридів зазвичай трохи нижча, ніж у звичайних зубовидних, а біологічна стійкість – дещо гірша (білі восковидні форми схильні до пошкоджень під час збору і сушки). Зберігання врожаю потребує обережності, бо м’які зерна можна легко травмувати механічно. В цілому восковидна кукурудза – приклад вузькоспеціалізованої ніші, що демонструє різноманіття можливостей виду Zea mays.

Декоративна кукурудза (Ornamental corn)

Декоративні багатоколірні качани кукурудзи (сушені з розкритими обгортками).
Опис та призначення: “Декоративна” – не окремий ботанічний підвид, а збірна категорія для різновидів кукурудзи, які мають яскраве забарвлення зерен та/або незвичну форму качанів і вирощуються з естетичною метою. Найчастіше для декору використовують багатоколірні кременисті сорти, відомі як Indian corn або калико-кукурудза – їхні висушені качани з різнокольоровими зернами служать прикрасою (наприклад, популярні восени для святкування врожаю). Декоративні качани зазвичай збирають до повного висихання, потім лушпиння (обгортки качана) відгортають назад і підсушують разом з качаном, щоб він мав “букетний” вигляд. Часто кілька качанів зв’язують разом стрічкою або плетуть рістра (гірлянду) для підвішування. Окрім багатобарвних кременистих, до декоративної кукурудзи можна віднести і деякі карликові чи незвичні за формою різновиди: наприклад, качани виду плівчаста кукурудза (pod corn), де кожна зернівка огорнута власною “лушпинкою”. Такі рослини виглядають цікаво, проте господарського значення не мають.

Морфологічні особливості: Декоративні сорти можуть належати до різних підвидів за типом зерна – зустрічаються декоративні форми зубовидної, кременистої, розлусної і навіть солодкої кукурудзи. Основна їхня відмінність – колір зерен. Пігментація зернівки може проявлятися у трьох шарах: перикарпі (околопліднику), алейроновому шарі або в самому ендоспермі. Це дає багату палітру: один качан може мати зерна різного кольору – червоні, сині, фіолетові, жовті, помаранчеві тощо. Наприклад, у деяких сортів перикарп забарвлений у суто червоний (як у згаданого Strawberry popcorn), в інших колір визначає алейроновий шар (дає сині чи фіолетові тони) або поєднання шарів. Також бувають сорти з смугастими зернами. Розмір качанів декоративних форм часто невеликий (10–15 см), щоб їх було зручно використовувати в композиціях.

Приклади сортів: Окрім Glass Gem, який по суті теж є декоративною кременистою кукурудзою, відомі безліч інших: Fiesta (різнокольоровий гібрид, Університет Нью-Гемпширу), Earth Tones (пастельні тони зерен), Карнавал (суміш яскравих забарвлень) тощо. Багато декоративних сортів походять від традиційних кукурудз корінних народів, які селекціонували їх за кольором – наприклад, пуебло висівали кукурудзу шести кольорів (червона, жовта, біла, синя, чорна, строката) для різних ритуальних і харчових цілей[76]. Сьогодні ж ці різнобарвні качани найчастіше можна побачити у продажу восени в крамницях декору або на фермерських ринках як символ урожаю.

Властивості: З огляду на декоративне призначення, основна “властивість” цих різновидів – яскравий вигляд. Урожайність та агротехнічні показники для них вторинні. Як правило, декоративні сорти є відкритозапилюваними (негібридними), тому мають більш різноманітний фенотип. Їх можна використовувати і в харчових цілях (зерно кременистих чи розлусних декоративних кукурудз цілком придатне для круп чи попкорну), але смакові якості можуть поступатися спеціалізованим продовольчим сортам. Наприклад, темно-фіолетова декоративна кукурудза може мати трохи гіркуватий присмак через високий вміст пігментів-антоціанів, зате містить більше антиоксидантів.

Нові гібриди кукурудзи та сучасні тенденції селекції

Гібридна кукурудза: Сьогодні майже вся товарна кукурудза – це гібриди (потомство від схрещування двох чистих ліній). Перехід від традиційних сортів до гібридів, що стався в середині ХХ століття, забезпечив феномен гетерозису – різке збільшення врожайності. Сучасні гібриди зубовидної кукурудзи здатні давати 10–12 тонн зерна з гектара (проти 2–4 т/га у старих сортів). Окрім високої врожайності, селекціонери працюють над стійкістю до хвороб і кліматичних стресів. Виведено гібриди, стійкі до поширених грибкових хвороб (фузаріоз, іржа, пухирчаста сажка) та шкідників. Наприклад, за допомогою генної інженерії створено лінії кукурудзи Bt (містять ген бактерії Bacillus thuringiensis), стійкі до кукурудзяного стеблового метелика – це зменшує втрати врожаю і потребу в інсектицидах. Також розробляються посухостійкі гібриди (наприклад, під брендом HYDRANEO або з геном cold shock protein для кращого переживання посухи). Такі гібриди дозволяють отримувати стабільні врожаї навіть за дефіциту опадів чи в спеку. В Україні селекційні програми Інституту зернових культур НААН створили лінійку гібридів, адаптованих до посушливих південних областей, зі швидкою вологовіддачею зерна та стійкістю до вилягання.

Покращення якості зерна: Окремий напрям – підвищення харчової цінності кукурудзи. Звичайне кукурудзяне зерно бідне на деякі амінокислоти (лізин, триптофан) через високий вміст білка зеїну, який погано засвоюється. Для розв’язання цієї проблеми створено високолізинові гібриди (так звана кукурудза якості QPM – Quality Protein Maize). В 1960-х було знайдено мутацію opaque-2, що підвищує вміст лізину і триптофану в зерні майже вдвічі. На її основі селекціонери розробили лінії кукурудзи з вмістом лізину 4,5–5% в білку (проти 2% у звичайних). Хоч такі гібриди дещо поступаються врожайністю і потребують ізоляції від перезапилення, вони дуже перспективні для покращення раціону в тваринництві і боротьби з білковим голодом у країнах, що розвиваються. Інший приклад – високоолійна кукурудза. Норма олії в зерні звичайних гібридів – ~4%, але є гібриди, що накопичують 8–10% олії. Таке зерно калорійніше, цінне для годівлі худоби (більше енергії на 1 кг). Втім, надмірне підвищення вмісту олії часто веде до зниження врожайності, тому оптимум ~6–7%. Високоолійні гібриди використовуються як компонент комбікормів для птиці і свиней.

Нові комерційні різновиди: Селекція солодкої кукурудзи теж не стоїть на місці – смакові характеристики поліпшено появою суперсолодких гібридів, про які згадувалось (ген sh2, se). Деякі сучасні “біколорні” сорти мають особливо ніжну шкірку і хрустку текстуру зерна. Крім того, останнім часом популярності набуває кольорова кукурудза для здорового харчування. Наприклад, виведено гібриди з високим вмістом антоціанів (фіолетова кукурудза) для виробництва натуральних барвників та корисних снеків. В Перу традиційна фіолетова кукурудза використовувалась для напоїв, а тепер існують комерційні сорти з підвищеним вмістом антиоксидантів, що експортуються як “antioxidant corn”.

Загалом, нові гібриди кукурудзи орієнтовані на комплексну поліпшену продуктивність: високу врожайність, стійкість до стресів, зручність збирання (міцний стеблостій, одночасне дозрівання), а також покращені якісні показники зерна – чи то цукристість для овочевих сортів, чи то вміст поживних речовин для кормових. Селекція та біотехнології продовжують розширювати межі можливостей цієї культури.

Порівняльна таблиця основних типів кукурудзи

Для наочності нижче наведено коротке порівняння різних різновидів кукурудзи за їх призначенням та характеристиками зерна: